[問題] std::shared_ptr 與 std::weak_ptr 的使用方式?

[Feis (永遠睡不著 @@)]

    最近想試著使用 std::shared_ptr 到新的程式碼中, 但是遇到一些
    使用上的困擾, 尤其是 std::weak_ptr 的使用方式.

    我有大略看過之前版友分享的影片, 可是對於 std::weak_ptr 的使
    用依舊沒有具體概念.

    先說明一下我對 std::shared_ptr 的使用認知:

    - #include <memory>

    - 使用 std::make_shared 建構 std::shared_ptr 以增進效率

    - 建構 std::shared_ptr 的方式主要有二:
        + 接受一個『剛 new 出來』的裸指標
          (建議使用 std::make_shared 替代)
        + 賦值為其他的 std::shared_ptr

    - std::shared_ptr 不應指向一個 new 出來的 C 風格陣列, 建議使
      用 std::array 替代. 如果堅持要用 C 風格陣列的話要另外傳入
      特製的陣列解構函式.

    - 需要在某類別內取得該類別物件的 std::shared_ptr 時，該類別
      需繼承 std::enable_shared_from_this，之後我們可以用
      shared_from_this 這個繼承的成員函式去取得。

    - 避免使用 std::shared_ptr::get() 去獲得裸指標

    - 使用 std::static_pointer_cast、std::dynamic_pointer_cast 及
      std::const_pointer_cast 去對 std::shared_ptr 轉型

    大致上 std::shared_ptr 的使用我覺得應該是蠻單純的. 但是在
    std::weak_ptr 的使用方式上, 我目前的認知是:

    - #include <memory>

    - 從一個 std::weak_ptr 或 std::shared_ptr 建構 std::weak_ptr

    - std::weak_ptr 的使用時機:

        - 當我們對指標指向的物件之生命週期不需要有控制權的時候使用:
            + 可能只是想觀測指向同一物件的 std::shared_ptr 個數
            + 可能邏輯上所指向的物件可以是存在或不存在的情況

        - 當我們要解決 std::shared_ptr 的『循環參考』的問題時使用:

            如果我們把所有的 std::shared_ptr 跟底層物件的指向關係畫
            成一個圖. 則該圖需要是個 DAG (Directed acyclic graph),
            否則會有記憶體洩漏 (memory leak) 的風險。

            要將一個不是 DAG 的圖改成 DAG 的方式是利用 std::weak_ptr
            去取代 std::shared_ptr 來解除圖中的循環 (cycle)。

            只是要把哪些 std::shared_ptr 取代成 std::weak_ptr 是需要
            設計過的.

            std::weak_ptr 所間接指向的物件必須不比 std::weak_ptr 本身
            的生命週期短。否則 std::weak_ptr 可能會間接指向一個已經
            死亡的物件，而無法取代原本 std::shared_ptr 的用途。

            但是該間接參考的物件的死亡時間又是由指向該物件的所有
            std::shared_ptr 所共同決定。

            簡言之, 我們在將一個原有的圖改成 DAG 時，用 std::weak_ptr
            所取代的 std::shared_ptr 所指向的物件，必須不能比該
            std::weak_ptr 早死亡。也就是說指向該物件的 std::shared_ptr
            中至少要有一個不會比該 std::weak_ptr 早死亡。

            如何確保這件事情發生感覺有點複雜阿....

            我想到的三種解法：
              + 畫出圖後找到出現在循環中的所有物件，找出所有指向循環中的
                物件而不在循環中的 std::shared_ptr 裡有最長生命週期的。
                將循環中指向該物件的 std::shared_ptr 改為 std::weak_ptr
              + 額外產生一個最晚死亡的 std::shared_ptr 去指向某循環中的
                物件。將循環中指向該物件的 std::shared_ptr 改為
                std::weak_ptr。
              + 在有可能出現循環的程式中放棄 std::shared_ptr 的使用

            不曉得有沒有什麼方式讓我們容易判斷？或者是我認知上有什麼問
            題嗎 Q_Q

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※ 編輯: Feis            來自: 140.112.29.148       (01/30 21:07)
→ azureblaze:weak_ptr可以指向已死物件
→ azureblaze:lock的時後會失敗得到nullptr
→ Feis:不. 我的意思是說使用方式. 如果用來解決 cycle 是不該已死的
→ Feis:例如你將 cycle 中全部 shared_ptr 改成 weak_ptr 後就無法用
→ Feis:如果沒有其他 shared_ptr 時
→ Feis:如果 weak_ptr 指向的物件在存在或不存在的情況下都合乎邏輯
→ Feis:那使用方式很單純. 只是在 cycle 時不一定是這樣
我加了一行字也許可以減少些誤會.
※ 編輯: Feis            來自: 140.112.29.148       (01/31 03:03)